Проработка возможности переноса устройства приема жидких грузов на ходу
Метод расчета и расчетные усилия конечных элементов машинным способом в конечно-элементном пакете интегрированной системы прочностного анализа. Определение действующих напряжений в конструкциях надстройки и фундаментов, и перемещений конструкций.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.03.2011 |
| Размер файла | 390,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
В данном расчете выполняется проработка возможности переноса устройства приема жидких грузов на ходу - М450-1 со стенок ангара на продольные стенки надстройки на палубе бака в районе 54 шп., правый и левый борт. Проверяется прочность конструкций надстройки и фундаментов под данные устройства после переноса, также определяются перемещения вышеуказанных конструкций.
Расчет выполняется для двух вариантов установки устройства М450-1:
вариант №1 - горизонтальная ось устройства находится на расстоянии 2500 мм от палубы бака;
вариант №2 - горизонтальная ось устройства находится на расстоянии 2000 мм от палубы бака.
Кроме этого рассматриваются различные варианты приложения нагрузок к фундаментам.
В расчет включена часть конструкции надстройки выше палубы бака от 52 до 61 шп., то есть конструкции ограждающие погреб под изделие 3С-14Э.
Расчет выполнен в соответствии с «Правилами выполнения расчетов прочности конструкций корпуса надводных кораблей» (изд. 1981 г., Л-562с).
1. Материалы
Конструкции надстроек и фундаментов выполнены из стали марок А40S и D40S с характеристиками:
предел текучести материала - ?т=390 МПа (4000 кгс/см2)
модуль нормальной упругости - E=2,06*105 МПа (2,1*106 кгс/см2)
плотность материала ?=0,00785 кг/см3;
2. Метод расчета и расчетные усилия
Расчет выполняется методом конечных элементов машинным способом в конечно-элементном пакете ИСПА (Интегрированная Система Прочностного Анализа).
В качестве расчетных усилий приняты нагрузки, предоставленные 52 отделом - смотри рисунок 1 (лист 7), где:
Р1=4000 кгс;
Р2=16000 кгс4
Р3=4000 кгс;
?=20°;
?=20°.
Согласно условиям эксплуатации устройства М450-1 усилия Р1, Р2 и Р3 одновременно действовать не могут, поэтому в расчете учитывается воздействие на конструкции надстройки и фундаментов только от усилия Р2, как от максимального.
Для каждого варианта установки устройства рассматриваются 4 варианта приложения усилия Р2:
вариант I - усилие Р2 направлено перпендикулярно опорной поверхности фундамента;
вариант II - усилие Р2 направлено в нос под углами 20° относительно основной плоскости и плоскости 54 шп., одинаково на обоих бортах;
вариант III - усилие Р2 направлено в корму под углами -20° относительно основной плоскости и плоскости 54 шп., одинаково на обоих бортах;
вариант IV является комбинацией вариантов II и III - на одном борту усилие Р2 под углами 20° направлено в нос, на противоположном борту усилие под углами -20° направлено в корму.
Сосредоточенное усилие Р2 раскладывается на равные составляющие, которые равномерно распределены на площади 300х400 мм2 - площади обуха приемного устройства, который приваривается к опорной поверхности фундамента.
Допускаемые эквивалентные напряжения в конструкциях надстройки и фундаментов при расчете прочности равны 312 МПа (3200 кгс/см2).
Рисунок 1 - Схема приложения усилий к фундаменту, вариант №1 (для варианта №2 усилия прикладываются аналогично)
3. Описание модели
Для построения модели моделировались наружные стенки надстройки, поперечные переборки на 54 и 61 шп., выгородка в ДП от 52 до 54 шпангоута, настил 1 яруса надстройки, пиллерсы на 57+250 мм шп. от палубы бака до палубы надстройки 1 яруса и фундаменты под устройства М450-1.
Расчетная модель набиралась с помощью плоских оболочечных элементов с шестью степенями свободы в узле. Ребра жесткости моделировались двухузловыми стержневыми элементами с шестью степенями свободы в узле.
Всем стенкам и переборкам надстройки на уровне палубы бака запрещены перемещения в трех плоскостях - условие свободного опирания.
Составляющие силы Р2 прикладываются к узловым точкам конечных элементов фундамента на площади 300х400 мм2 - смотри рисунок 16 (лист 24). Для вариантов направления усилия Р2 под углами, усилие раскладывается по осям X, Y и Z; ось X идет вдоль корабля, ось Y идет вверх, ось Z идет поперек корабля. Например, для варианта II приложения усилия составляющие по осям будут равны:
;
;
;
схема приложения усилий для данного варианта представлена на рисунке 17 (лист 25).
Для остальных вариантов приложения нагрузки составляющие усилия Р2 находятся аналогично, учитывая направление действия усилия.
4. Определение действующих напряжений в конструкциях надстройки и фундаментов
В данном разделе определяются действующие напряжения в фундаментах под устройства М450-1 и в конструкциях надстройки в районе установки фундаментов, смотри рисунки 2, 3 (листы 28,29).
Значения максимальных эквивалентных напряжений для всех вариантов расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Максимальные эквивалентные напряжения в конструкциях надстройки и фундаментов
|
Вариант установки устройства М450-1 |
Вариант действия усилия Р2 |
Рассматриваемая конструкция |
Напряжение, кгс/см2 |
|
|
1 |
I |
надстройка |
204 |
|
|
фундамент |
1260 |
|||
|
II |
надстройка |
196 |
||
|
фундамент |
1300 |
|||
|
III |
надстройка |
292 |
||
|
фундамент |
1270 |
|||
|
IV |
надстройка |
278 |
||
|
фундамент |
1300 |
|||
|
2 |
I |
надстройка |
264 |
|
|
фундамент |
1210 |
|||
|
II |
надстройка |
448 |
||
|
фундамент |
1250 |
|||
|
III |
надстройка |
462 |
||
|
фундамент |
1230 |
|||
|
IV |
надстройка |
448 |
||
|
фундамент |
1250 |
Анализируя результаты в таблице видно, что максимальные действующие эквивалентные напряжения в конструкциях не превышают допускаемых напряжений, которые равны 3200 кгс/см2.
Рисунок 2 - Район определения напряжений в конструкциях для варианта №1
Рисунок 3 - Район определения напряжений в конструкциях для варианта №2
5. Определение перемещений конструкций надстройки и фундаментов
5.1 Определение перемещений палубы надстройки 1 яруса
В данном разделе определяются перемещения палубы надстройки 1 яруса в районе выреза под установку 3С-14Э - это необходимо, потому что значительные перемещения настила в данном районе могут повлиять на работу установки.
Характерные точки на палубе надстройки 1 яруса, в которых определяются перемещения - Ux, Uy, Uz по всем трем осям представлены на рисунке 4 (лист 32). Результаты расчета приведены в таблицах 2,3.
Таблица 2 - Перемещения палубы надстройки1 яруса для варианта №1 установки устройства М450-1
|
Номер точки |
Вариант приложения усилий |
||||||||||||
|
I |
II |
III |
IV |
||||||||||
|
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
||
|
1 |
21,0 |
1,8 |
-5,4 |
46,0 |
2,9 |
-7,0 |
-8,5 |
0,2 |
-2,4 |
-7,4 |
0,6 |
-7,4 |
|
|
2 |
20,0 |
5,6 |
-24,0 |
44,0 |
6,4 |
-31,0 |
-7,0 |
3,4 |
-1,1 |
-8,4 |
3,8 |
-13,0 |
|
|
3 |
17,0 |
7,6 |
-29,0 |
36,0 |
6,6 |
-33,0 |
-6,8 |
6,6 |
-1,8 |
-8,5 |
6,6 |
-1,6 |
|
|
4 |
10,0 |
2,2 |
0 |
15,0 |
0,1 |
0 |
2,9 |
3,7 |
0 |
8,8 |
1,9 |
8,1 |
|
|
5 |
17,0 |
7,6 |
29,0 |
36,0 |
6,6 |
33,0 |
-6,8 |
6,6 |
1,8 |
38,0 |
6,6 |
3,5 |
|
|
6 |
20,0 |
5,6 |
24,0 |
44,0 |
6,4 |
31,0 |
-7,0 |
3,4 |
1,1 |
44,0 |
6,0 |
2,8 |
|
|
7 |
21,0 |
1,8 |
5,4 |
46,0 |
2,9 |
7,0 |
-8,5 |
0,2 |
2,4 |
44,0 |
2,5 |
2,0 |
|
|
8 |
32,0 |
-2,6 |
0 |
61,0 |
-5.9 |
0 |
-5,4 |
1,3 |
0 |
27,0 |
-2,3 |
-7,2 |
Таблица 3 - Перемещения палубы надстройки1 яруса для варианта №2 установки устройства М450-1
|
Номер точки |
Вариант приложения усилий |
||||||||||||
|
I |
II |
III |
IV |
||||||||||
|
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
||
|
1 |
12,0 |
1,8 |
-3,3 |
31,0 |
2,7 |
-4,7 |
-9,8 |
0,5 |
-1,1 |
-8,0 |
0,9 |
-4,5 |
|
|
2 |
12,0 |
1,5 |
-1,4 |
30,0 |
-4,1 |
-20,0 |
-8,9 |
6,7 |
-5,0 |
-8,5 |
7,2 |
-7,4 |
|
|
3 |
9,7 |
-4,5 |
-1,9 |
24,0 |
-17,0 |
-21,0 |
-7,5 |
8,9 |
-12,0 |
-7,7 |
9,1 |
-12,0 |
|
|
4 |
6,0 |
-4,3 |
0 |
11,0 |
8,7 |
0 |
-0,1 |
-1,6 |
0 |
5,3 |
-3,8 |
4,0 |
|
|
5 |
9,7 |
-4,5 |
1,9 |
24,0 |
-17 |
21,0 |
-7,5 |
8,9 |
12,0 |
25,0 |
-1,7 |
21,0 |
|
|
6 |
12,0 |
1,5 |
1,4 |
30,0 |
-4,1 |
20,0 |
-8,9 |
6,7 |
5,0 |
29,0 |
-4,6 |
18,0 |
|
|
7 |
12,0 |
1,8 |
3,3 |
31.0 |
2,7 |
4,7 |
-9,8 |
0,5 |
1,1 |
29,0 |
2,3 |
1,2 |
|
|
8 |
18,0 |
-1,0 |
0 |
41,0 |
-2,3 |
0 |
-8,7 |
0,6 |
0 |
16,0 |
-0,9 |
-4,8 |
Из результатов, приведенных в таблицах видно, что перемещения палубы надстройки 1 яруса в районе выреза под установку 3С-14Э в любом направлении не превышают 0,1 мм.
Рисунок 4 - Характерные точки для определения перемещений
палубы надстройки 1 яруса
5.2 Определение перемещений фундаментов и стенок надстройки
В данном разделе определяются перемещения фундаментов от действия нагрузки Р2. Фундаменты перемещаясь «тянут» в свою очередь надстройку, поэтому также определяются перемещения стенок надстройки.
Результаты расчетов приведены в таблицах 4,5, (обозначения в таблицах: н - надстройка, ф - фундамент, Ux - перемещение по оси X, Uy - перемещение по оси Y, Uz - перемещение по оси Z).
Таблица 4 - Максимальные перемещения стенок надстройки и фундаментов для варианта №1 установки устройства М450-1
|
Конструкция |
Вариант приложения усилий |
||||||||||||
|
I |
II |
III |
IV |
||||||||||
|
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
||
|
н |
0,3 |
-0,2 |
0,8 |
0,6 |
0,2 |
-1,0 |
-0,4 |
-0,4 |
0,8 |
0,6 |
-0,4 |
1,0 |
|
|
ф |
0,3 |
-1,1 |
5,1 |
3,4 |
0,9 |
-4,3 |
-3,0 |
-2,8 |
5,4 |
3,5 |
-2,8 |
-5,4 |
Таблица 5 - Максимальные перемещения стенок надстройки и фундаментов для варианта №2 установки устройства М450-1
|
Конструкция |
Вариант приложения усилий |
||||||||||||
|
I |
II |
III |
IV |
||||||||||
|
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
Ux, |
Uy, |
Uz, |
||
|
н |
0,2 |
-0,2 |
1,4 |
-2,7 |
3,1 |
-21,5 |
2,5 |
-3,0 |
20,6 |
-2,6 |
3,0 |
21,0 |
|
|
ф |
0,2 |
-0,7 |
4,7 |
11,1 |
2,9 |
-20,0 |
-11,1 |
-2,9 |
19,2 |
-11,1 |
2,9 |
20,0 |
Анализируя результаты в таблицах 4,5 видно, что для варианта №1 установки устройства М450-1 максимальные перемещения любой конструкции не превышают 0,1 мм, что является удовлетворительным. В случае варианта №2 установки устройства М450-1 возникают значительные перемещения по оси Z - порядка 2 мм; данные перемещения возникают в продольной стенке надстройки в районе 55 шп. в месте «притыкания» бракеты фундамента к стенке - смотри рисунок 5. Данное значение перемещения является недопустимым, поэтому необходимо стойки на 55 шп. - полособульбы №10 заменить на сварные тавры №18а на каждом борту. Замена стоек увеличивает жесткость продольной стенки и снижает перемещения в данном районе до 1 мм.
Рисунок 5 - Картина деформаций продольной стенки надстройки и фундамента (деформации увеличены в 300 раз)
Заключение
интегрированный конструкция прочностной анализ
Выполненный расчет показывает, что с точки зрения прочности конструкций надстройки и фундаментов под устройства М450-1 перенос устройства со стенок ангара на продольные стенки надстройки на палубе бака в районе 54 шп. допустим для обоих вариантов установки устройства. При этом предпочтительным является первый вариант установки устройства, так как при нем возникают меньшие действующие напряжения в конструкциях и перемещения их по сравнению с вариантом №2, так же при этом варианте не требуется изменения конструкции продольных стенок надстройки.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Транспортная характеристика грузов. Определение общего центра их тяжести, расположения подкладок. Расчет инерционных сил и ветровой нагрузки, действующих на груз. Выбор и расчет элементов крепления. Проверка устойчивости груженого вагона от опрокидывания.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.11.2014Определение мелкой отправки. Перевозка грузов мелкими отправками в вагонах, контейнерах. Составление календарного расписания приемки. Расчет сил, действующих на груз, перевозимый на открытом подвижном составе. Материалы и способы крепления грузов.
контрольная работа [929,4 K], добавлен 30.09.2013Механизмы буксирных устройств: якорные и швартовные устройства. Передача грузов между кораблями на ходу: грузовые лебедки и грузовое устройство со стрелами, крановое устройство, приводы грузовых устройств. Механизмы шлюпочных и рулевых устройств.
реферат [27,7 K], добавлен 07.06.2011Геометрические параметры сечений силовых элементов. Ввод информации в программу GIFTS. Создание конечных элементов модели. Связь элементов модели. Задание нагрузки и закрепления. Обработка и анализ результатов расчета. Распределение изолиний деформаций.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 20.11.2011Алгоритм расчета платы за перевозку грузов повагонными и мелкими железнодорожными отправками. Оформление контейнерной отправки, индексация действующих тарифов и расчет сроков доставки. Учет весовой нормы загрузки, расчетной массы отправки, коэффициентов.
контрольная работа [16,6 K], добавлен 05.06.2010Расчет статических напряжений, параметров циклического нагружения продольными и вертикальными нагрузками, амплитуд динамических напряжений, пределов выносливости, коэффициентов запаса усталостной прочности вагона-цистерны для перевозки вязких грузов.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 01.08.2012Описание следящей системы, предназначенной для обеспечения возможности однозначного и стабильного управления судном. Определение максимального момента сопротивления на валу двигателя. Ошибка чувствительного элемента и аппроксимация его характеристики.
реферат [241,6 K], добавлен 23.01.2013Транспортная характеристика грузов. Выбор подвижного состава и грузозахватного приспособления по заданному роду груза и описание подготовки подвижного состава к перевозке. Выполнение проверки габаритности погрузки. Определение сил, действующих на груз.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.12.2011Выбор и расчет основных параметров погрузчика. Расчет гидросистемы погрузочного оборудования. Определение производительности и продолжительности рабочего цикла погрузчика. Разработка стрелы погрузчика путем расчета ее методом конечных элементов.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 17.12.2013Краткая транспортная характеристика грузов. Технико-эксплуатационные характеристики судна. Документирование экспортно-импортных и каботажных перевозок грузов. Расчет технико-эксплуатационных показателей сложного рейса судна; количественные показатели.
курсовая работа [500,2 K], добавлен 16.07.2019
